萬之江

（江西省工藝美術總公司，江西南昌330029）

適用輸送瓷板和陶瓷原料的動力圓錐托輥式轉彎輸送機

萬之江

（江西省工藝美術總公司，江西南昌330029）

被輸送的產(chǎn)品在轉彎輸送時的速度變化是圍繞其速度瞬心自內(nèi)弧到外弧逐漸變大成線性變化，動力圓錐托輥式轉彎輸送機是模仿了該輸送特性，產(chǎn)品在圓錐托輥式轉彎輸送機上是處運動中轉彎輸送。該圓錐托輥式轉彎輸送機特別適合如瓷板“薄板形”和裝有陶瓷原料的軟質袋包裝的產(chǎn)品的輸送。

轉彎輸送機；圓錐托輥；設計

1 問題提出

在工業(yè)生產(chǎn)中由于工藝布置、工藝流程及生產(chǎn)場地的原因，需要被輸送的產(chǎn)品進行0至180°的轉彎輸送。最常用的方法是采用二臺交叉布置的帶式輸送機如皮帶輸送機，鏈式輸送機等，加上固定轉彎導板完成轉彎輸送，產(chǎn)品在整個轉彎過程中是被強制改變運動方向的。這種方法輸送較大的產(chǎn)品和箱類物品簡單可行，但在輸送如瓷板及裝有陶瓷原料的軟質包就容易產(chǎn)生轉彎輸送失敗，造成瓷板一角折損或破裂，裝有陶瓷原料的的軟質包被卡在固定轉彎導板處。因此要求設計出針對上述產(chǎn)品特性的轉彎輸送機。

2 產(chǎn)品在轉彎輸送時的運動特性

薄形板類和軟質包相比，薄形板類的形狀固定，比如瓷板雖然比較硬能承受的靜壓力大，但比較脆，尤其在瓷板的邊角上，輸送不當造成瓷板銳角的破損疵點是引起產(chǎn)品損壞的最大原因。裝有陶瓷原料的軟質包的外形是由袋內(nèi)的散裝物相對流動而對外袋產(chǎn)生壓力維持的，外力的作用也能引起和改變外袋的形狀。采用傳統(tǒng)的轉彎輸送方法，瓷板在直線運動變轉彎運動時，運動中的瓷板的一角首先接觸固定轉彎導板（固定轉彎導板是靜止的），兩者存在速度差，引起瓷板的一角與固定轉彎導板發(fā)生沖撞，致使瓷板的銳角折損。同樣裝有陶瓷原料的軟質包在通過轉彎輸送時，軟質包一部分或者一側是“擠”著固定轉彎導板完成轉彎的動作，局部速度的變化使外袋的形狀發(fā)生變化，所以容易在固定轉彎導板與輸送機之銜接處發(fā)生卡包現(xiàn)象。

3 圓錐托輥式轉彎輸送機

3.1 圓錐托輥式轉彎輸送機的運動原理

這種轉彎輸送機分直線段和圓弧段兩部分，在直線段輸送物等速運動，到了圓弧段被輸送物在托輥上轉彎時各點速度不同，近外弧的速度大于內(nèi)弧的速度，輸送物借于內(nèi)外的速度差完成輸送物轉彎運輸。內(nèi)外弧道的圓心“o”也是輸送物轉彎的速度瞬心。托輥上各點速度分布如圖1，先設定在內(nèi)弧道的速度V內(nèi)，速度V內(nèi)必須與整個輸送系統(tǒng)的運行速度V相同，所以這時內(nèi)弧道至“0”點的角速度W=V/R內(nèi)，其中R內(nèi)是內(nèi)圓弧段到圓心“o”的半徑，R外是外圓弧段的半徑，W0是輸送物在正常轉彎時的角速度。托輥式轉彎輸送機的任一點轉彎輸送速度Vi等于W0*Ri，Ri為托輥上任一點到圓心（速度瞬心）“o”的半徑。為了滿足這個條件，把托輥設計成圓錐（體）式的，圓錐托輥上各個截面的直徑與各點的速度有關。如果設定了托輥軸輸入的轉速N，那其角速度為Wn，則托輥上任意一點相應截面的直徑D=2Vi/Wn（圖2），實際上托輥上各點速度是成線性變化的，所以我們只要確定了近內(nèi)、外圓弧段的輸送物的速度，就可以計算出其它相應的托輥截面的直徑。

D內(nèi)=2V內(nèi)/Wn；D外=2V外/Wn；V內(nèi)=V=R內(nèi)*W0；V外=R外*Wo其中，D內(nèi)為圓錐托輥小端直徑；D外為圓錐托輥大端直徑；Wn為托輥軸轉動的角速度；V內(nèi)為圓錐托輥小端速度；V外為圓錐托輥大端速度；V為轉彎輸送機輸送速度。

3.2 圓錐托輥的布置與設計

圓錐托輥式轉彎輸送機是依靠磨擦力輸送貨物的，托輥的最小直徑控制在50mm左右，太小了影響到與瓷板磨擦包角。相鄰兩托輥間的距離也要根據(jù)輸送物的特點而定；輸送瓷板類形狀固定的貨物時，要求能同時接觸到三個以上的托輥，以保證重心的位置。輸送裝有陶瓷原料的軟質包時，如果二托輥之間間隙過大，外袋陷入二托輥之間空間的那部分會凸了出來，袋子里的貨物流動即充滿外袋凸出的部分，增加了前托輥阻力，隨著托輥的轉動使貨包陷的更深，以至輸送失敗。

為了確保轉彎時輸送物輸送順暢，采用驅動全部托輥的方法更加合理，驅動全部托輥后，輸送物與托輥每個接觸點的速度一致，不會由于動力托輥與從動（沒動力輸入）托輥的速度差影響轉彎輸送。

圓錐托輥錐棍長度RL設計主要依據(jù)被輸送貨物的外形尺寸而確定:

其中，RL為錐棍長度；L為被輸送貨物的長度；B為被輸送貨物的寬度。

3.3 圓錐托輥式轉彎輸送機的動力輸入

電機減速后通過鏈條鏈輪傳遞動力，托輥之間采用圓錐齒輪傳動，運動特性就能得到很好的滿足。

采用鏈條鏈輪驅動托輥，使傳動機構大大簡化，安裝精度也可相應降低。但是在彎道上每個托輥之間不是平行的，存在一個等分角度，因此二個鏈輪均偏一些角度，夾角要控制在5度以內(nèi)，否則噪聲和磨損會增大，轉速和傳遞力大時還會產(chǎn)生脫輪現(xiàn)象。解決的辦法是盡可能的加大輸送機的外弧半徑或增加托輥的數(shù)量來減小夾角。另外兩鏈輪相距很近，鏈條稍有變長就影響運行，其次在設計中鏈條的的節(jié)數(shù)也很難湊合，所以要增加幾組張緊鏈輪調節(jié)鏈條的松緊程度。

用自驅動的圓錐托輥的方案，是將驅動電機及減速裝置集成安裝在圓錐托輥的空腔內(nèi)部，每一個圓錐托輥均有一個單獨的驅動動力，安裝、使用及托輥的更換大大的簡化了。運用該技術還可以進一步設計出可以在工作中方便地增減參與輸送的圓錐托輥數(shù)量，改變轉彎角度的轉彎輸送機，以滿足生產(chǎn)線的變動和組合。

4 設計實例

本設計實例要求完成90度的轉彎輸送，機架寬620mm，直線段用直徑55mm的橡膠托輥，轉彎輸送機采用了18個圓錐橡膠托輥，每對夾角5°18'，圓錐橡膠托輥的最小直徑為55 mm，最大直徑為108mm，整機運行速度為V=0.3m/s，轉彎輸送的角度90°。對400×400mm的瓷板進行了轉彎輸送，瓷板從直線段并通過圓弧段完成90°轉彎輸送后，瓷板的軸線始終與輸送機的軸線保持一致，同時試轉彎輸送裝有陶瓷原料的軟質袋包裝（25kg/袋）的產(chǎn)品，均能滿足工藝要求。

本機的機寬僅620mm，轉彎輸送機的外弧半徑小，采用了鏈條鏈輪驅動托輥，轉彎輸送的特性可以滿足，但噪聲較大，后改用圓錐齒輪傳動后解決了噪聲的問題，所以當機架寬度較小時用圓錐齒輪傳動更加合理。

5 結論

為了適應生產(chǎn)流水線的產(chǎn)品生產(chǎn)頻率的變化，在主動力中增加一套無級變速裝置，可以使托輥式轉彎輸送機隨時根據(jù)上一道工序的要求調整運輸速度。

本設計的驅動圓錐托輥式轉彎輸送機也可以單獨與其它類型的輸送機配合完成輸送物0至180度的轉彎輸送。

1 機械設計手冊(上冊）第二版（修訂）,化學工業(yè)出版社

2 機械設計手冊(中冊）第二版（修訂）,化學工業(yè)出版社

3 機械設計手冊(下冊）第二版（修訂）,化學工業(yè)出版社

Power Tapered Roller Curve Conveyor for Ceramic Plaques and Raw Materials

WAN Zhijiang
(Jiangxi Arts and Crafts Company,Nanchang,Jiangxi 330029)

The speed of the delivered product around a corner increases linearly from the inner arc to the outer arc.The power tapered roller curve conveyor gears to this property,capable of carrying the product in motion around the curve.It is suitable for transporting ceramic plaques and raw materials in packages.

curve conveyor;tapered roller;design

on Mar.11,2012

TQ174.5

A

1006-2874（2012）04-0024-03

2012-03-11

萬之江，E-mail:251601095@qq.com

WAN Zhijiang,E-mail:251601095@qq.com